(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-09
(45)【発行日】2023-05-17
(54)【発明の名称】筒型リニアモータ
(51)【国際特許分類】
H02K 41/03 20060101AFI20230510BHJP
H02K 41/02 20060101ALI20230510BHJP
H02K 11/225 20160101ALI20230510BHJP
【ＦＩ】
H02K41/03 A
H02K41/02 Z
H02K11/225
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018201761
(22)【出願日】2018-10-26
(65)【公開番号】P2020068623
(43)【公開日】2020-04-30
【審査請求日】2021-04-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000000929
【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100122323
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 憲
(74)【代理人】
【識別番号】100067367
【弁理士】
【氏名又は名称】天野 泉
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 浩介
(72)【発明者】
【氏名】柿内 隆司
(72)【発明者】
【氏名】永溝 喜也
【審査官】安池 一貴
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０２９１５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１８７０７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２５１９９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－２９０１５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２３６８３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１６７３２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ ４１／０３
Ｈ０２Ｋ ４１／０２
Ｈ０２Ｋ １１／２２５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状のロッドと、筒状であって前記ロッドの先端外周に装着されるコアと、前記コアの外周に設けられたスロットに装着される巻線とを有する電機子と、
筒状であって内方に前記電機子が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁と、
前記ロッド内に挿通されて前記界磁に対する前記ロッドの位置を検知するストロークセンサとを備え、
前記ストロークセンサは、前記界磁に対して固定されて前記ロッド内に挿入される被検出子と、前記ロッド内に収容されて前記被検出子の位置を検知するセンサ本体とを有し、
前記センサ本体は、前記ロッド内の前記電機子と径方向で対向しない範囲に収容される
ことを特徴とする筒型リニアモータ。
【請求項2】
筒状のロッドと、
筒状であって前記ロッドの先端外周に装着されるコアと、前記コアの外周に設けられたスロットに装着される巻線とを有する電機子と、
筒状であって内方に前記電機子が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁と、
前記ロッド内に挿通されて前記界磁に対する前記ロッドの位置を検知するストロークセンサとを備え、
前記ストロークセンサは、前記界磁に対して固定されて前記ロッド内に挿入される被検出子と、前記ロッド内に収容されて前記被検出子の位置を検知するセンサ本体とを有し、
前記ロッドは、筒状の第一ロッドと、筒状であって外周に前記コアが装着されるとともに第一ロッドの内周に螺合される第二ロッドとを有し、
前記センサ本体は、前記第一ロッドと前記第二ロッドとで挟持されて前記ロッド内に固定されている
ことを特徴とする筒型リニアモータ。
【請求項3】
前記センサ本体は、前記ロッド内の前記電機子と径方向で対向しない範囲に収容されることを特徴とする請求項２に記載の筒型リニアモータ。
【請求項4】
前記界磁に連結されて前記ロッド内に摺動自在に挿入されるガイドロッドを備え、前記被検出子は、前記ガイドロッドに装着されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の筒型リニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、筒型リニアモータに関する。
【背景技術】
【0002】
筒型リニアモータは、たとえば、軸方向に並べて配置される複数のティースを外周に持つ筒型のコアとティース間のスロットに装着されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線を有する電機子と、電機子の外周に設けられた有底円筒形のヨークとヨークの内周に軸方向にＳ極とＮ極とが交互に並ぶように取付けられた複数の永久磁石とでなる固定子とを備えるものがある。
【0003】
このように構成された筒型リニアモータでは、たとえば、電機子のＵ相、Ｖ相およびＷ相の各相巻線へ１２０度位相をずらした正弦波電圧を印加する１２０度通電制御を行って電機子が永久磁石に吸引されるように通電し、電機子が可動子として固定子に対して軸方向へ駆動される（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１３－２５１９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記筒型リニアモータでは、磁極に対する電機子の位置によって各相の巻線への通電タイミングを決する必要があるので、固定子に対する電機子の電気角或いは機械角をセンサで検知している。
【0006】
具体的には、従来の筒型リニアモータでは、ヨーク側に固定した磁気センサで機械角を検知するだけでなく、電機子側に設けた磁気センサで電気角を検知しており、二つの磁気センサを利用して精度よく電機子の位置を得ようとしている。
【0007】
しかしながら、従来の筒型リニアモータでは、磁気センサが電子回路でなるホールセンサを含んで構成されており、通電時に加熱する電機子の近傍に設置されているので、磁気センサが熱に曝される。よって、従来の筒型リニアモータでは、磁気センサが検知した電機子の位置についての信頼性が低下する恐れがある。
【0008】
そこで、本発明は、検知した電機子の位置の信頼性を向上できる筒型リニアモータの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の目的を達成するため、本発明の筒型リニアモータは、筒状のロッドと、筒状であってロッドの先端外周に装着されるコアとコアの外周に設けられたスロットに装着される巻線とを有する電機子と、筒状であって内方に電機子が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁と、ロッド内に挿通されて界磁に対するロッドの位置を検知するストロークセンサとを備え、ストロークセンサは、界磁に対して固定されてロッド内に挿入される被検出子と、ロッド内に収容されて被検出子の位置を検知するセンサ本体とを有している。
【0010】
このように構成された筒型リニアモータでは、電機子を外周に備えるロッド内にストロークセンサが収容されており、通電によって発熱する電機子および磁界を発生する界磁に対してストロークセンサが直接曝露されていない。したがって、ストロークセンサは、電機子の熱から保護されるとともに、磁界の磁界にも曝されないので、検知した電機子の位置を精度よく検知できる。
【0011】
さらに、センサ本体がロッド内の電機子と径方向で対向しない範囲に収容されるようにして筒型リニアモータを構成してもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、センサ本体と電機子とが筒型リニアモータのストローク中に径方向へ重なることが無いので、電機子の熱の影響をより一層受け辛くなり、検知した電機子の位置の信頼性をより効果的に向上できる。
【0012】
また、筒型リニアモータは、界磁に連結されてロッド内に摺動自在に挿入されるガイドロッドを備え、被検出子がガイドロッドに装着されてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、センサ本体に対して移動する被検出子がロッドの軸方向への移動を案内するガイドロッドに装着されているので、センサ本体に対する被検出子の偏心が防止されて、ストロークセンサは精度よく電機子の位置を検知できる。
【0013】
さらに、筒型リニアモータにおけるロッドは、筒状の第一ロッドと、筒状であって外周にコアが装着されるとともに第一ロッドの内周に螺合される第二ロッドとを有し、センサ本体が第一ロッドと第二ロッドとで挟持されてロッド内に固定されてもよい。このように構成された筒型リニアモータによれば、ストロークセンサをロッド内への固定と電機子のロッドへの装着が非常に容易となるので、良好な組付性が得られる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の筒型リニアモータによれば、検知した電機子の位置の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】一実施の形態における筒型リニアモータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における筒型リニアモータ１は、図１に示すように、筒状のロッド１１と、筒状であってロッド１１の先端外周に装着されるコア３とコア３の外周に設けられたスロット４に装着される巻線５とを有する電機子２と、筒状であって内方に電機子２が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、ロッド１１内に挿通されて界磁６に対するロッド１１の位置を検知するストロークセンサＳとを備えて構成されている。
【0017】
以下、筒型リニアモータ１の各部について詳細に説明する。電機子２は、コア３と巻線５とを備えて構成されている。コア３は、円筒状のコア本体３ａと、環状であってコア本体３ａの外周に軸方向に間隔を空けて設けられる複数のティース３ｂとを備えて構成されて可動子とされている。
【0018】
コア３は、前述の通り筒状であって、図１に示すように、コア本体３ａの外周に軸方向に等間隔に並べて設けられた１０個のティース３ｂを備えており、ティース３ｂ，３ｂ間には、巻線５が装着される空隙でなるスロット４が形成されている。また、各ティース３ｂは、環状であって、コア３の両端に配置されたティース３ｂを除いて、軸方向において内周端の幅より外周端の幅が狭い等脚台形状とされており、軸方向で両側の側面が外周端に対して等角度で傾斜するテーパ面とされている。なお、末端のティース３ｂは、末端のティース３ｂ以外の他のティース３ｂをコア３の軸線に直交する面で半分に切り落とした断面形状とされている。このように、各ティース３ｂの断面形状は、内周端の幅より外周端の幅が狭い台形状とされている。
【0019】
また、本実施の形態では、図１中で隣り合うティース３ｂ，３ｂ同士の間には、空隙でなるスロット４が合計で９個設けられている。そして、このスロット４には、巻線５が巻き回されて装着されている。巻線５は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相巻線とされている。９個のスロット４には、図１中左側から順に、Ｗ相、Ｗ相、Ｗ相およびＶ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｖ相およびＵ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｕ相およびＷ相の巻線５が装着されている。
【0020】
そして、このように構成された電機子２は、出力軸である非磁性体で形成されたロッド１１の外周に装着されている。ロッド１１は、筒状の第一ロッド２０と、筒状であって外周にコア３が装着されるとともに第一ロッド２０の内周に螺合される第二ロッド２１とを備えている。
【0021】
第一ロッド２０は、筒状であって図１中左端外周と図１中右端内周にそれぞれ螺子部２２ａ，２２ｂを有するロッド本体２２と、筒型リニアモータ１を機器へ取り付けるブラケット２３ａを有してロッド本体２２の図１中左端の螺子部２２ａに螺着されてロッド本体２２の左端を閉塞するエンドキャップ２３とを備えている。また、ロッド本体２２の図１中右端外周には、環状のスライダ２５が嵌合されている。スライダ２５の右端内周には、フランジ２５ａが設けられている。フランジ２５ａの内径は、ロッド本体２２の内径以上であってロッド本体２２の外径以下となっており、スライダ２５をロッド本体２２に嵌合するとフランジ２５ａがロッド本体２２の図１中右端面に当接する。また、ロッド１１の図１中左端側に設けられたフランジ１８とスライダ２５とに嵌合してロッド１１の外周を覆う筒状のカバー１７が設けられており、カバー１７とロッド１１との間には環状の空間が形成されている。
【0022】
第二ロッド２１は、外周にコア３が装着される筒状のコア保持筒２１ａと、コア保持筒２１ａの図１中右端となる先端の外周に設けられる環状のスライダ２１ｂとを備えている。また、コア保持筒２１ａの図１中左端となる基端の外周には、螺子部２１ｃが設けられており、コア保持筒２１ａの基端側内周には内径が他の部位よりも大きな内径大径部２１ｄが設けられている。そして、コア保持筒２１ａの基端を第一ロッド２０におけるロッド本体２２の図１中右端の内周に挿入しつつ螺子部２１ｃを螺子部２２ｂに捩じ込むと、第一ロッド２０と第二ロッド２１とが連結される。
【0023】
このようにロッド１１は、第一ロッド２０と第二ロッド２１とで構成されており、第一ロッド２０内には、ストロークセンサＳにおけるセンサ本体３０が収容される。
【0024】
また、第二ロッド２１におけるコア保持筒２１ａの外周には、コア３が嵌合されて装着されている。コア保持筒２１ａの外径は、第一ロッド２０におけるロッド本体２２の外径よりも小径となっているので、スライダ２５を装着した第一ロッド２０に電機子２を装着した第二ロッド２１を前記した要領で連結すると、電機子２およびスライダ２５が第一ロッド２０の図１中右端と第二ロッド２１のスライダ２１ｂとで挟み込まれて固定される。このようにロッド１１に電機子２を装着すると、コア３がスライダ２１ｂおよびスライダ２５に挟まれる格好でロッド１１に固定される。
【0025】
本実施の形態では、界磁６は、筒状の積層磁石体Ｍと、積層磁石体Ｍの外周に装着される円筒状の磁性体で形成されるバックヨーク８とを備えて構成されており、円筒状の非磁性体で形成されるアウターチューブ７と、アウターチューブ７内に挿入される円筒状の非磁性体のインナーチューブ９との間の環状隙間内に収容されている。
【0026】
積層磁石体Ｍは、筒状のバックヨーク８の内周に軸方向に交互に積層されて挿入される複数の環状の主磁極となる永久磁石１０ａと複数の環状の副磁極となる永久磁石１０ｂとを備えて構成されている。なお、図１中で主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂに記載されている三角の印は、着磁方向を示しており、主磁極の永久磁石１０ａの着磁方向は径方向となっており、副磁極の永久磁石１０ｂの着磁方向は軸方向となっている。主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂは、ハルバッハ配列で配置されており、界磁６の内周側では、軸方向にＳ極とＮ極が交互に現れるように配置されている。
【0027】
また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１は、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くなっている。主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くすれば、コア３との間の主磁極の永久磁石１０ａとの間の磁気抵抗を小さくできコア３へ作用させる磁界を大きくできるので筒型リニアモータ１の推力を向上できる。主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２に最適な関係があり、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が０．２≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５を満たすように設定されれば、Ｌ２／Ｌ１の値を理想的な値に設定した際の推力に対して９８％以上の推力を確保できる。ただし、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１と副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２との関係は、前述の設定に限られない。
【0028】
また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、界磁６が積層磁石体Ｍを構成する永久磁石１０ａ，１０ｂの外周に筒状のバックヨーク８を備えている。バックヨーク８を設けない場合、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２が短くなると主磁極の永久磁石１０ａの軸方向中央部分における磁石外部の磁気抵抗が増大し、界磁磁束が小さくなるため、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を長くする際の筒型リニアモータ１の推力向上度合が小さくなる。これに対して、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周にバックヨーク８を設けると、磁気抵抗の低い磁路を確保できるので副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２の短縮に起因する磁気抵抗の増大が抑制される。よって、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さＬ１を副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さＬ２よりも長くするとともに永久磁石１０ａ，１０ｂの外周に筒状のバックヨーク８を設けると筒型リニアモータ１の推力を大きく向上させ得る。バックヨーク８の肉厚は、主磁極の永久磁石１０ａの外部磁気抵抗の増大を抑制に適する肉厚に設定されればよい。
【0029】
なお、副磁極の永久磁石１０ｂは、主磁極の永久磁石１０ａより高い保磁力を有する永久磁石とされている。永久磁石における残留磁束密度と保磁力は、互いに密接に関係しており、一般的に残留磁束密度を高めると保磁力は低くなり、保磁力を高めると残留磁束密度が低くなるという、互いに背反する関係にある。ハルバッハ配列では、副磁極の永久磁石１０ｂには減磁方向に大きな磁界が印加されるため、副磁極の永久磁石１０ｂの保磁力を高くして減磁を抑制し、大きな磁界をコア３に作用させ得るようにしている。対して、コア３に対して作用する磁界の強さは、主磁極の永久磁石１０ａの磁力線数に左右される。そのため、主磁極の永久磁石１０ａに高い残留磁束密度の永久磁石を使用して大きな磁界をコア３に作用させるようにしている。本実施の形態では、副磁極の永久磁石１０ｂを主磁極の永久磁石１０ａよりも保磁力を高くするのに際して、副磁極の永久磁石１０ｂの材料を主磁極の永久磁石１０ａの材料よりも保磁力が高い材料としている。よって、材料の選定によって、主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂの組合せを簡単に実現できる。なお、本実施の形態では、主磁極の永久磁石１０ａは、ネオジム、鉄、ボロンを主成分とする残留磁束密度が高い材料で構成され、副磁極の永久磁石１０ｂは、前記材料にジスプロシウムやテリビウム等の重希土類元素の添加量を増やした減磁しにくい磁石で構成されている。
【0030】
また、界磁６の内周側には、コア３が挿入されており、界磁６は、コア３に磁界を作用させている。なお、界磁６は、コア３の可動範囲に対して磁界を作用させればよいので、コア３の可動範囲に応じて永久磁石１０ａ，１０ｂの設置範囲を決定すればよい。したがって、アウターチューブ７とインナーチューブ９との環状隙間のうち、コア３に対向し得ない範囲には、永久磁石１０ａ，１０ｂを設置しなくともよい。なお、バックヨーク８の長さは、永久磁石１０ａ，１０ｂを積層した長さと等しい長さとされており、永久磁石１０ａ，１０ｂがコア３のストローク範囲外に磁界を作用させて推力低下を招かないように配慮されている。
【0031】
また、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の図１中左端は内周にロッド１１が挿入される環状のヘッドキャップ１５によって閉塞されている。アウターチューブ７は、図１中右端側が縮径されていて底部７ａが設けられており、底部７ａの右端に筒型リニアモータ１の機器への取り付けを可能とするブラケット７ｂを備えている。そして、界磁６、インナーチューブ９は、ヘッドキャップ１５とアウターチューブ７の底部７ａとで挟み込まれてアウターチューブ７に固定されている。ヘッドキャップ１５の内周には、第一ロッド２０の外周を覆うカバー１７の外周に摺接する環状のシール部材２８が設けられており、筒型リニアモータ１内への塵や水などの侵入が防止されている。
【0032】
アウターチューブ７の底部７ａの内周には、ガイドロッド１６が取り付けられている。ガイドロッド１６は、底部７ａの内周に固定される基端部１６ａと、基端部１６ａからロッド１１側へ延びてロッド１１内に摺動自在に挿入されるガイド部１６ｂとを備えており、筒型リニアモータ１が伸縮しても常にロッド１１の内周に摺接している。より詳細には、ガイドロッド１６のガイド部１６ｂは、第二ロッド２１の内径大径部２１ｄよりも先端側に摺動自在に挿入されている。また、インナーチューブ９の内周には、スライダ２１ｂ，２５が摺接しており、ガイドロッド１６がロッド１１の内周に摺接し、スライダ２１ｂ，２５がインナーチューブ９に摺接しているので、電機子２はロッド１１とともに界磁６に対して偏心せずに軸方向へスムーズに移動できる。インナーチューブ９は、コア３の外周と各永久磁石１０ａ，１０ｂの内周との間のギャップを形成するとともに、スライダ２１ｂ，２５と協働してコア３の軸方向移動を案内する役割を果たしている。なお、インナーチューブ９は、非磁性体で形成されればよいが、合成樹脂で形成されると筒型リニアモータ１の推力密度向上効果が高くなる。インナーチューブ９を非磁性体の金属で製造すると、電機子２が軸方向へ移動する際にインナーチューブ９の内部に渦電流が生じて、電機子２の移動を妨げる力が発生してしまう。これに対して、インナーチューブ９を合成樹脂とすれば渦電流が生じないので筒型リニアモータ１の推力をより効果的に向上できるとともに、筒型リニアモータ１の質量を低減できる。なお、インナーチューブ９を合成樹脂とする場合、フッ素樹脂で製造すればスライダ２１ｂ，２５との間の摩擦および摩耗を低減できる。また、インナーチューブ９を他の合成樹脂で形成してもよく、また、摩擦および摩耗を低減するべく他の合成樹脂で形成されたインナーチューブ９の内周をフッ素樹脂でコーティングしてもよい。
【0033】
つづいて、ストロークセンサＳは、本実施の形態では、線形可変差動変圧器とされており、詳しくは図示しないが、プライマリコイルと二つのセカンダリコイルとを収容した筒状のセンサ本体３０と、センサ本体３０内に軸方向へ移動可能に挿入されるとともに先端に被検出子であるセンサ用コア３１を有するプローブ３２とを備えて構成されている。なお、線形可変差動変圧器は、プライマリコイルへ交流電圧を印加した際に誘導される二つのセカンダリコイルの誘導電圧の差からセンサ用コア３１の位置を検知する。
【0034】
センサ本体３０を予め第一ロッド２０内に挿入しておき、スライダ２５を第一ロッド２０の端部に嵌合して、第二ロッド２１を第一ロッド２０に螺着すると、センサ本体３０は、第二ロッド２１における内径大径部２１ｄの右端に形成される段部と第一ロッド２０のエンドキャップ２３とで挟持されて第一ロッド２０内に固定される。このように、センサ本体３０は、外周に電機子２が装着されない第一ロッド２０内に収容されており、ロッド１１の径方向で電機子２と対向しない範囲に収容されている。
【0035】
また、ストロークセンサＳにおけるプローブ３２は、ロッド状であってガイドロッド１６におけるガイド部１６ｂの先端に取り付けられている。よって、被検出子としてのセンサ用コア３１は、プローブ３２、ガイドロッド１６およびアウターチューブ７を介して界磁６に対して固定的に連結されている。プローブ３２は、前述したとおり、先端にセンサ用コア３１を備えていて、先端側をセンサ本体３０内に挿入している。よって、電機子２が界磁６に対して軸方向へ移動するのに伴ってプローブ３２がセンサ本体３０に対して軸方向へ相対移動して、センサ用コア３１がセンサ本体３０内で移動する。
【0036】
センサ本体３０を収容するロッド１１内にはプローブ３２を保持するガイドロッド１６が摺動自在に挿入されているので、センサ本体３０に対するセンサ用コア３１の径方向への偏心が防止される。なお、センサ本体３０のプライマリコイルへの通電用の配線およびセカンダリコイルに接続される配線は、図示はしないがエンドキャップ２３に設けた孔から外部へ引き出されて図外のコントローラに接続される。
【0037】
なお、巻線５に接続されるケーブルＣは、ロッド１１とロッド１１の外周を覆う筒状のカバー１７との間の空間に収容されて、筒型リニアモータ１の外方へ引き出されており、前記コントローラによって制御される図外の駆動回路に接続されている。よって、外部の駆動回路から巻線５へ通電できるようになっている。また、アウターチューブ７、バックヨーク８およびインナーチューブ９の軸方向長さは、コア３の軸方向長さよりも長く、コア３は、界磁６内の軸方向長さの範囲で図１中左右へストロークできる。
【0038】
そして、図外のコントローラは、巻線５の界磁６に対する電気角をストロークセンサＳでセンシングし、前記電気角に基づいて通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線５の電流量を制御して、筒型リニアモータ１における推力と電機子２の移動方向とを制御する。なお、前述のコントローラにおける制御方法は、一例でありこれに限られない。このように、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、電機子２が可動子であり、界磁６は固定子として振る舞う。また、電機子２と界磁６とを軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、巻線５への通電、あるいは、巻線５に発生する誘導起電力によって、前記相対変位を抑制する推力を発生させて筒型リニアモータ１に前記外力による機器の振動や運動をダンピングさせ得るし、外力から電力を生むエネルギ回生も可能である。
【0039】
以上のように、本発明の筒型リニアモータ１は、筒状のロッド１１と、筒状であってロッド１１の先端外周に装着されるコア３とコア３の外周に設けられたスロット４に装着される巻線５とを有する電機子２と、筒状であって内方に電機子２が軸方向へ移動自在に挿入されて軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置される界磁６と、ロッド１１内に挿通されて界磁６に対するロッド１１の位置を検知するストロークセンサＳとを備え、ストロークセンサＳは、界磁６に対して固定されてロッド１１内に挿入されるコア（被検出子）３１と、ロッド１１内に収容されてコア（被検出子）３１の位置を検知するセンサ本体３０とを有している。このように構成された筒型リニアモータ１では、電機子２を外周に備えるロッド１１内にストロークセンサＳが収容されており、通電によって発熱する電機子２および磁界を発生する界磁６に対してストロークセンサＳが直接曝露されていない。したがって、ストロークセンサＳは、電機子２の熱から保護されるとともに、界磁６の磁界にも曝されないので、検知した電機子２の位置を精度よく検知できる。以上より、本発明の筒型リニアモータ１によれば、検知した電機子２の位置の信頼性を向上できる。
【0040】
さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、センサ本体３０がロッド１１内の電機子２と径方向で対向しない範囲に収容されている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、センサ本体３０と電機子２とが筒型リニアモータ１のストローク中に径方向へ重なることが無いので、より、電機子２の熱の影響を受け辛くなり、検知した電機子２の位置の信頼性をより効果的に向上できる。
【0041】
また、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、界磁６に連結されてロッド１１内に摺動自在に挿入されるガイドロッド１６を備え、コア（被検出子）３１がガイドロッド１６に装着されている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、センサ本体３０に対して移動するセンサ用コア（被検出子）３１がロッド１１の軸方向への移動を案内するガイドロッド１６に装着されているので、センサ本体３０に対するセンサ用コア（被検出子）３１の偏心が防止されて、ストロークセンサＳは精度よく電機子２の位置を検知できる。
【0042】
さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１におけるロッド１１は、筒状の第一ロッド２０と、筒状であって外周にコア３が装着されるとともに第一ロッド２０の内周に螺合される第二ロッド２１とを有し、センサ本体３０が第一ロッド２０と第二ロッド２１とで挟持されてロッド１１内に固定されている。このように構成された筒型リニアモータ１によれば、ストロークセンサＳをロッド１１内への固定と電機子２のロッド１１への装着が非常に容易となるので、良好な組付性が得られる。
【0043】
なお、ストロークセンサＳは、線形可変差動変圧器に代えて、磁歪式のストロークセンサとされてもよいし、リニア型のポテンショメーターとされてもよく、いずれにしても、界磁６に固定される被検出子の位置をロッド１１側に固定されるセンサ本体で検知するようにすればよい。
【0044】
また、本実施の形態の筒型リニアモータ１にあっては、ティース３ｂの断面形状は、内周端の幅より外周端の幅が狭い台形状とされているので、ティース３ｂの断面形状を矩形とする場合に比較して、内周端における磁路断面積が広くなる。よって、このように構成された筒型リニアモータ１では、大きな磁路断面積を確保しやすくなり、巻線５を通電した際の磁気飽和を抑制でき、より大きな磁場を発生できるからより大きな推力を発生できる。なお、推力の向上のためには、ティース３ｂの断面形状を台形とするとよいが、断面形状を矩形としてもよいし、他の形状としてもよい。
【0045】
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。
【符号の説明】
【0046】
１・・・筒型リニアモータ、２・・・電機子、３・・・コア、４・・・スロット、５・・・巻線、６・・・界磁、１１・・・ロッド、１６・・・ガイドロッド、２０・・・第一ロッド、２１・・・第二ロッド、３０・・・センサ本体、３１・・・コア（被検出子）、Ｓ・・・ストロークセンサ
【図1】